[發明專利]使用多維非均勻星座的編碼和調制裝置

有效

• 申請號: 201780023583.1
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN109076039B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 納比勒·洛金;揚·策爾納;托馬斯·翰特;達納·喬基納
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/34
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

提出了一種編碼和調制裝置以及方法。裝置(10)包括將輸入數據編碼成單元字的編碼器(11)，以及將所述單元字調制成非均勻星座的星座值的調制器(12)。調制器(12)被配置為基于星座的星座點的總數M、以dB為單位的信噪比SNR以及星座的維數n，來使用來自一組星座的n維非均勻星座，其中，n維星座圖的每個星座點由星座值的n元組定義，所述星座值的n元組定義由用于發送通過轉換所述星座值而獲得的發送流的發送裝置使用的發送參數的參數設置。

技術領域

本公開涉及編碼和調制裝置和方法。進一步，本公開涉及發送裝置和方法。更進一步地，本公開涉及計算機程序和非暫時性計算機可讀記錄介質。

背景技術

現代通信系統通常采用編碼和調制裝置(作為發送裝置的一部分)和解碼和解調裝置(作為接收裝置的一部分)以及其他元件。編碼和調制裝置通常是所謂的BICM(比特交織編碼調制)裝置的一部分，其通常包括(在發送器側)FEC(前向糾錯)編碼器、比特交織器和調制器的串行級聯，其使用頻譜有效調制，諸如多級PAM(脈沖幅度調制)、PSK(相移鍵控)或QAM(正交幅度調制)。應注意，在下文中，每當提及QAM時，應理解為涵蓋PAM、PSK和QAM的通用術語。

由于使用交織器和/或FEC編碼器，BICM允許在非衰落和衰落信道上的良好性能。與多級編碼(MLC)編碼方案相反，它具有合理的解碼復雜度，并因此經常用于通信系統中，例如在所有DVB系統、電力線通信(例如，Homeplug AV)、DAB、LTE、WiFi等中。

作為BICM的替代，編碼和調制裝置可以是編碼調制(CM)裝置的一部分，其通常包括(在發送器側)聯合FEC編碼器，可選地有比特交織器和調制器，其也使用頻譜有效調制，如在BICM中一樣。雖然BICM通常假定(在接收器側)解調器、解交織器和FEC解碼器的單獨和獨立操作，但是用于CM裝置的接收器主要執行聯合解調和FEC解碼。

CM的一種常見形式是多級編碼(MLC)，其中一個FEC編碼器用于多級QAM調制的每個比特級。作為示例，在8進制QAM調制中，8進制QAM符號的三個比特級(也稱為階級)由三個獨立的FEC編碼器確定，通常具有不同的保護級。在接收器側，逐步解碼各階級：首先，解調僅考慮來自第一階級的比特，隨后對其進行FEC解碼。在FEC解碼之后，假設這些比特是完全已知的。因此，消除了這些比特對接收符號的影響，減少了后續解調步驟的搜索空間。每個階級以這種方式順序進行。這種方法通常稱為順序多級解碼(MSD)，或稱為洋蔥剝離(逐步減少問題的多個層)。如果以并行方式執行解碼，則系統被簡化為BICM系統，從而產生更差的性能，但復雜度降低。

CM的另一種常見形式是網格編碼調制(TCM)，其中調制器使用2^k+1階QAM，即由2^k+1個不同符號組成。在調制之前，速率為k/(k+1)的網格編碼器為每k個輸入比特引入(k+1)個輸出比特，即一個附加冗余比特。然后調制這些(k+1)個輸出比特。由于針對每k個輸入比特有一個比特的冗余，在每個時刻，僅2^k個QAM符號形成有效字母表，即2^k+1個符號的完整字母表的子集。當考慮來自TCM裝置的網格內部的路徑時，子集可以隨時間改變，允許大的歐幾里德距離。

可替換地，CM也可以在BICM裝置中實現，在BICM裝置中FEC編碼器不是二進制的，而是非二進制的。每次FEC編碼器輸出的數量可以適應QAM符號的數量。作為示例，在伽羅瓦域GF(2⁴)中操作的非二進制FEC編碼器輸出來自16進制字母表的符號。這些輸出可以通過16-QAM調制器映射到BIC裝置，在BIC裝置中FEC編碼器和調制器是聯合設計的。

通常，編碼和調制容量，例如在使用BICM裝置的系統中的BICM容量或在使用CM裝置的系統中的CM容量，被認為是目標函數，并且期望找到最優星座點使得該容量最大化，該容量通常經受功率歸一化影響，即，星座點的平均功率應該歸一化為例如1。